汽缸与隔板学习教案.pptx
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1、会计学1汽缸汽缸(qgng)与隔板与隔板第一页,共28页。第一节第一节 工作条件和设计工作条件和设计(shj)要求要求1.1.形状复杂;形状复杂;2.2.承受很大的压差、温度应力和热变形;承受很大的压差、温度应力和热变形;设计要求:设计要求:1.1.形状要简、对称,壁厚变化均匀,壁厚尽量薄;形状要简、对称,壁厚变化均匀,壁厚尽量薄;2.2.尽量避免出现平壁和特别笨重的水平中分面法兰;尽量避免出现平壁和特别笨重的水平中分面法兰;3.3.承受高温、高压承受高温、高压(goy)(goy)部分限定在一定范围内;部分限定在一定范围内;4.4.缸体各部分能自由膨胀,但在膨胀过程中动、静部分对中保持不变或变
2、化很小;缸体各部分能自由膨胀,但在膨胀过程中动、静部分对中保持不变或变化很小;5.5.连接在缸体上的管道具有足够弹性;连接在缸体上的管道具有足够弹性;6.6.排气部分要有很好的气动性能和足够的刚度;排气部分要有很好的气动性能和足够的刚度;7.7.工艺性好,便于制造、安装、检修和运输。工艺性好,便于制造、安装、检修和运输。第1页/共28页第二页,共28页。第二节第二节 典型典型(dinxng)结构结构 属于的非标件,因此给出一个通用性的概括是不可能的。汽轮机在此方面的复杂性尤其突出。属于的非标件,因此给出一个通用性的概括是不可能的。汽轮机在此方面的复杂性尤其突出。一、进汽部分一、进汽部分 进汽部
3、分是指从新汽法兰接口进汽部分是指从新汽法兰接口(ji k(ji k u)u)(或从透平调节阀后)到调节级喷嘴的通流部分。包括蒸汽室(有时(或从透平调节阀后)到调节级喷嘴的通流部分。包括蒸汽室(有时包括调节阀室)和喷嘴室,它是汽缸中压力和温度最高的部分。包括调节阀室)和喷嘴室,它是汽缸中压力和温度最高的部分。结构形式:整体式:蒸汽室、喷嘴室与汽缸组成一个整体。优点:结构简单,减少加工和装配工作量;缺点:浇铸困难,须用同种材料。改进方法(fngf):将蒸汽室和喷嘴室分别浇铸,然后用螺拴连接或焊接为一个整体。这两种结构由于各调节阀后的喷嘴室做成一个整体,在变工况时会产生很大的热应力,因此主要应用在中
4、、低参数的汽轮机上。第2页/共28页第三页,共28页。分体式:不但蒸汽室、喷嘴室与汽缸分开,而分体式:不但蒸汽室、喷嘴室与汽缸分开,而且蒸汽室对应于调节阀也分为若干独立部分。且蒸汽室对应于调节阀也分为若干独立部分。优点:汽缸结构简单,便于铸造;蒸汽室、喷优点:汽缸结构简单,便于铸造;蒸汽室、喷嘴室沿圆周对称布置,有利于减小汽缸热应力;嘴室沿圆周对称布置,有利于减小汽缸热应力;高温部分集中,便于发挥材料性能;部分负荷高温部分集中,便于发挥材料性能;部分负荷时喷嘴室的热应力为零;喷嘴室可自由膨胀。时喷嘴室的热应力为零;喷嘴室可自由膨胀。双层高压缸结构:主要用于高参数汽轮机,双层高压缸结构:主要用于
5、高参数汽轮机,高压缸外缸上的进气室与内缸中的喷嘴室利用高压缸外缸上的进气室与内缸中的喷嘴室利用插管连接,插管上有带有活塞环的滑动插管连接,插管上有带有活塞环的滑动(hudng)(hudng)密封接头。有利于减小温度应力和压密封接头。有利于减小温度应力和压差形成的应力。差形成的应力。对于高参数汽轮机进汽部分,调节阀与汽缸对于高参数汽轮机进汽部分,调节阀与汽缸为单独布置。优点:汽缸结构简单,形状容易为单独布置。优点:汽缸结构简单,形状容易做得对称;高温蒸汽不直接与汽缸接触,受热做得对称;高温蒸汽不直接与汽缸接触,受热条件改善;调节阀与主气阀可以制成一个整体,条件改善;调节阀与主气阀可以制成一个整体
6、,结构更加紧凑;装拆方便。缺点:增加了调节结构更加紧凑;装拆方便。缺点:增加了调节阀后管道容积,使机组甩负荷时的超速危险增阀后管道容积,使机组甩负荷时的超速危险增大。大。第3页/共28页第四页,共28页。二、高压缸二、高压缸二、高压缸二、高压缸 中低参数汽轮机,一般采用单层汽中低参数汽轮机,一般采用单层汽中低参数汽轮机,一般采用单层汽中低参数汽轮机,一般采用单层汽缸。优点:汽缸结构简单,便于制造;缸。优点:汽缸结构简单,便于制造;缸。优点:汽缸结构简单,便于制造;缸。优点:汽缸结构简单,便于制造;易于形成抽气口;尺寸小,加工周期短。易于形成抽气口;尺寸小,加工周期短。易于形成抽气口;尺寸小,加
7、工周期短。易于形成抽气口;尺寸小,加工周期短。随着参数的提高,单层缸的缺点:压力随着参数的提高,单层缸的缺点:压力随着参数的提高,单层缸的缺点:压力随着参数的提高,单层缸的缺点:压力(yl)(yl)大,法兰强度和密封存在问题;大,法兰强度和密封存在问题;大,法兰强度和密封存在问题;大,法兰强度和密封存在问题;启动、停机、变工况时法兰中的应力和启动、停机、变工况时法兰中的应力和启动、停机、变工况时法兰中的应力和启动、停机、变工况时法兰中的应力和变形大;整个高压缸均需采用耐热合金变形大;整个高压缸均需采用耐热合金变形大;整个高压缸均需采用耐热合金变形大;整个高压缸均需采用耐热合金制造。制造。制造。
8、制造。双层缸可以克服上述缺点,为了节双层缸可以克服上述缺点,为了节双层缸可以克服上述缺点,为了节双层缸可以克服上述缺点,为了节省耐热合计材料,高压内缸制造非常紧省耐热合计材料,高压内缸制造非常紧省耐热合计材料,高压内缸制造非常紧省耐热合计材料,高压内缸制造非常紧凑,为了降低外缸壁中的应力水平,外凑,为了降低外缸壁中的应力水平,外凑,为了降低外缸壁中的应力水平,外凑,为了降低外缸壁中的应力水平,外缸做成近乎球形。双层缸的优点:内缸缸做成近乎球形。双层缸的优点:内缸缸做成近乎球形。双层缸的优点:内缸缸做成近乎球形。双层缸的优点:内缸承受高温,外缸承受压力承受高温,外缸承受压力承受高温,外缸承受压力
9、承受高温,外缸承受压力(yl)(yl),节约,节约,节约,节约材料成本;有利于减小温度应力;减小材料成本;有利于减小温度应力;减小材料成本;有利于减小温度应力;减小材料成本;有利于减小温度应力;减小了压差形成的应力。了压差形成的应力。了压差形成的应力。了压差形成的应力。其他高压缸形式:钢环热套;整体其他高压缸形式:钢环热套;整体其他高压缸形式:钢环热套;整体其他高压缸形式:钢环热套;整体圆筒;三层汽缸。圆筒;三层汽缸。圆筒;三层汽缸。圆筒;三层汽缸。第4页/共28页第五页,共28页。三、低压缸三、低压缸 低压缸内压力、温度低,强低压缸内压力、温度低,强度不是度不是(b shi)(b shi)主
10、要问题。主要主要问题。主要问题是如何保持其刚度和流道问题是如何保持其刚度和流道的合理。的合理。双层结构的低压缸有利于减双层结构的低压缸有利于减小缸体的翘曲变形,被较多地小缸体的翘曲变形,被较多地采用。采用。燃气轮机压力较汽轮机低,燃气轮机压力较汽轮机低,气缸形状简单。出于气动考虑,气缸形状简单。出于气动考虑,必须降低流动阻力;工作温度必须降低流动阻力;工作温度高,气缸一般都有隔热和冷却高,气缸一般都有隔热和冷却装置装置 。第5页/共28页第六页,共28页。四、法兰和连接螺栓四、法兰和连接螺栓四、法兰和连接螺栓四、法兰和连接螺栓 保障气密性是重点,螺栓的排列密度比较高,对于保障气密性是重点,螺栓
11、的排列密度比较高,对于保障气密性是重点,螺栓的排列密度比较高,对于保障气密性是重点,螺栓的排列密度比较高,对于高压缸,应该尽量高压缸,应该尽量高压缸,应该尽量高压缸,应该尽量(j(j nling)nling)使螺栓中心靠近气缸壁使螺栓中心靠近气缸壁使螺栓中心靠近气缸壁使螺栓中心靠近气缸壁中心线。中心线。中心线。中心线。机组启动时,螺栓的温差很大,同时收到较大的机组启动时,螺栓的温差很大,同时收到较大的机组启动时,螺栓的温差很大,同时收到较大的机组启动时,螺栓的温差很大,同时收到较大的附加拉应力,可以采取一定措施壁面出现破坏。附加拉应力,可以采取一定措施壁面出现破坏。附加拉应力,可以采取一定措施
12、壁面出现破坏。附加拉应力,可以采取一定措施壁面出现破坏。1.增加法兰、螺栓加热装置;2.用埋头螺栓;3.在螺栓与法兰之间增加导热(dor)材料;4.在螺帽和法兰面之间增加套筒。第6页/共28页第七页,共28页。第三节第三节 气缸气缸(q n)支承定位和热膨胀支承定位和热膨胀 汽缸支承定位:汽缸受热后,既能汽缸支承定位:汽缸受热后,既能自由膨胀又能保障动、静部分对中不变。自由膨胀又能保障动、静部分对中不变。一、高压缸的支承一、高压缸的支承 高压缸与轴承的支承方式:下缸伸高压缸与轴承的支承方式:下缸伸出的半法兰与轴承座联接;采用上或下出的半法兰与轴承座联接;采用上或下缸上伸出的搭爪支承在轴承座上;
13、利用缸上伸出的搭爪支承在轴承座上;利用中分面支承。中分面支承。利用中分面支承中,可以将汽缸支利用中分面支承中,可以将汽缸支承在下缸搭爪上,也可以支承在上缸搭承在下缸搭爪上,也可以支承在上缸搭爪上,此时下缸必须有安装爪上,此时下缸必须有安装(nzhung)(nzhung)搭爪,用于安装搭爪,用于安装(nzhung)(nzhung)。内缸与外缸的支承方式:也是利用内缸与外缸的支承方式:也是利用搭爪将内缸支承到外缸上,与高压缸类搭爪将内缸支承到外缸上,与高压缸类似,有上、下搭爪两种形式。其中上缸似,有上、下搭爪两种形式。其中上缸搭爪支承方式为中分面支承。搭爪支承方式为中分面支承。第7页/共28页第八
14、页,共28页。二、低压缸支承二、低压缸支承二、低压缸支承二、低压缸支承 普遍采用从下缸伸出的支承面支承在普遍采用从下缸伸出的支承面支承在普遍采用从下缸伸出的支承面支承在普遍采用从下缸伸出的支承面支承在基础台上。小型机组低压转子的支承轴基础台上。小型机组低压转子的支承轴基础台上。小型机组低压转子的支承轴基础台上。小型机组低压转子的支承轴承与低压缸为一个整体;大功率汽机将承与低压缸为一个整体;大功率汽机将承与低压缸为一个整体;大功率汽机将承与低压缸为一个整体;大功率汽机将轴承座与低压缸分离,减少变形。轴承座与低压缸分离,减少变形。轴承座与低压缸分离,减少变形。轴承座与低压缸分离,减少变形。三、滑销
15、系统和死点三、滑销系统和死点三、滑销系统和死点三、滑销系统和死点 滑销系统作用:机组受热后,使透平滑销系统作用:机组受热后,使透平滑销系统作用:机组受热后,使透平滑销系统作用:机组受热后,使透平的动、静部分能够沿着预先规定的方向的动、静部分能够沿着预先规定的方向的动、静部分能够沿着预先规定的方向的动、静部分能够沿着预先规定的方向膨胀,保证动、静部分的对中不变或变膨胀,保证动、静部分的对中不变或变膨胀,保证动、静部分的对中不变或变膨胀,保证动、静部分的对中不变或变化很小。变形中位置不变的点称为死点。化很小。变形中位置不变的点称为死点。化很小。变形中位置不变的点称为死点。化很小。变形中位置不变的点
16、称为死点。冷凝式透平中,死点通常布置在低压冷凝式透平中,死点通常布置在低压冷凝式透平中,死点通常布置在低压冷凝式透平中,死点通常布置在低压排汽口中心排汽口中心排汽口中心排汽口中心(zhngxn)(zhngxn),或靠近该位置。,或靠近该位置。,或靠近该位置。,或靠近该位置。滑销分为横销、纵销和立销,分别允滑销分为横销、纵销和立销,分别允滑销分为横销、纵销和立销,分别允滑销分为横销、纵销和立销,分别允许对应方向上的自由热膨胀,同时又保许对应方向上的自由热膨胀,同时又保许对应方向上的自由热膨胀,同时又保许对应方向上的自由热膨胀,同时又保证动、静部分的对中不变。证动、静部分的对中不变。证动、静部分的
17、对中不变。证动、静部分的对中不变。第8页/共28页第九页,共28页。第四节第四节 汽缸汽缸(qgng)的强度计算的强度计算一、汽缸一、汽缸一、汽缸一、汽缸(qgng)(qgng)壁强度计算壁强度计算壁强度计算壁强度计算 汽缸汽缸汽缸汽缸(qgng)(qgng)壁形状复杂,沿长度方向压力和温度在持续变化,同时存在着形式壁形状复杂,沿长度方向压力和温度在持续变化,同时存在着形式壁形状复杂,沿长度方向压力和温度在持续变化,同时存在着形式壁形状复杂,沿长度方向压力和温度在持续变化,同时存在着形式不同的法兰,特别是高压缸工作在高温下,蠕变往往不能忽略,这些都大大增加了不同的法兰,特别是高压缸工作在高温下
18、,蠕变往往不能忽略,这些都大大增加了不同的法兰,特别是高压缸工作在高温下,蠕变往往不能忽略,这些都大大增加了不同的法兰,特别是高压缸工作在高温下,蠕变往往不能忽略,这些都大大增加了汽缸汽缸汽缸汽缸(qgng)(qgng)壁计算精度提高的难度。壁计算精度提高的难度。壁计算精度提高的难度。壁计算精度提高的难度。当汽缸当汽缸当汽缸当汽缸(qgng)(qgng)内外径之比小于内外径之比小于内外径之比小于内外径之比小于1.31.3时,汽缸时,汽缸时,汽缸时,汽缸(qgng)(qgng)壁圆柱段可以近似按照薄壁圆柱段可以近似按照薄壁圆柱段可以近似按照薄壁圆柱段可以近似按照薄壁圆筒计算强度:壁圆筒计算强度:
19、壁圆筒计算强度:壁圆筒计算强度:式中p为计算截面处内外压力差,为汽缸(qgng)壁厚,D为汽缸(qgng)内径。当汽缸(qgng)内外径之比大于 1.3时,可根据第四强度理论计算汽缸(qgng)壁应力。根据第四强度理论,弹性体上某点主应力和许用应力满足下列关系:主应力按照沿缸壁的平均应力代替第9页/共28页第十页,共28页。切向应力切向应力(yng(yngl)l):轴向应力轴向应力(yng(yngl)l):径向应力径向应力(yng(yngl)l):将主应力公式带入上式并考虑工艺要求,即可得到(d do)缸壁厚度的计算公式:1为缸壁厚度公差。对于汽缸端部,根据(gnj)实际测量结果,与45度夹角
20、上的应力最大,按照该方向截取一单元窄条,底部长度为单位长度,由此可见作用在该梯形上的作用力为pF,则作用在该截面上的弯矩为:第10页/共28页第十一页,共28页。F F为梯形面积为梯形面积(min j)(min j),a a为梯形形心到底边的距离。为梯形形心到底边的距离。梯形底边长度梯形底边长度K K、面积、面积(min j)F(min j)F、至底边距离、至底边距离a a为:为:截面(jimin)的截面(jimin)系数为:则截面(jimin)上的弯曲应力为式中的1/3为由经验得到的修正系数。第11页/共28页第十二页,共28页。二、法兰连接密封性和螺栓强度计算二、法兰连接密封性和螺栓强度计
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